Selbstheilende Kunststoffe – Wenn die Werkstatt nur noch Hand auflegt

Es klingt ein bisschen wie Handauflegen, könnte aber schon bald Realität werden: Die Werkstatt der Zukunft repariert einen Kratzer in der Stoßstange nur mit ein bisschen Wärme. Das ist eine Vision der Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie. Sie haben ein neuartiges Polymernetzwerk entwickelt, das sich bei vergleichsweise geringen Temperaturen von 50 bis 120 Grad Celsius in wenigen Minuten selbst heilt.

Solche Werkstoffe können sich selbst reparieren, indem sie nach Beschädigungen ihre ursprüngliche molekulare Struktur wieder herstellen. Bei dem in rund vierjähriger Forschung neu entwickelten Kunststoff der Karlsruher um Professor Christopher Barner-Kowollik fügen sich bei den genannten Temperaturen die Einzelteile rasch wieder zusammen. Die benötigte Zeit zu verringern und die die äußeren Bedingungen, unter denen die der Heilungsprozess abläuft, zu optimieren, gehört zu den wesentlichen Hausforderungen der Forschung an selbstheilenden Materialien.

Die selbstheilenden Eigenschaften lassen sich auf die große Bandbreite der bekannten Kunststoffe übertragen. Deshalb wäre eine Option der neuen Entwicklung die Selbstheilung von Karbon-Karosserien. Bisher müssen hier bei einem Unfall zerstörte Teile, wie zum Beispiel ein zerbeulter Kotflügel, meist ausgetauscht werden. Mit der Verwendung des selbstheilenden Kunststoffes könnte eine Delle umgeformt werden, ähnlich wie heute ein Blech ausgebeult wird.

Die Karbonfaser muss dazu von vornherein mit dem Polymer versehen sein, erst dann bekommt der Werkstoff die gewünschten Eigenschaften. Auch Risse in der Karosserie könnten so geflickt werden. In Versuchen wiesen die Wissenschaftler nach, dass sich die ursprünglichen Eigenschaften des Materials vollständig wiederherstellen lassen, mehr noch: „Es ließ sich nachweisen, dass die Testkörper nach der ersten Heilung sogar stärker gebunden sind als vorher“, so Barner-Kowollik.